진화한 연비기술…ℓ당 33㎞까진 갈 길 멀다

[연비 AtoZ]
친환경차 판매 늘고 기술향상 결과
전년보다 2.4% 개선 효과
각종 편의장치 증가 車평균 중량 늘어
연비 향상 속도 더딘 편
가벼운 소재 사용 차량 무게 줄이고
배터리 열관리 기술 고도화
전방위 기술 합작 노력

자동차 연비는 나아져야 한다. 환경을 위해 에너지 소비를 줄인다는 당위적인 목적을 이루기 위해서는 물론 시장에선 연료 효율이 뛰어난 차를 찾는 수요가 늘어나고 있기 때문이다. 기후변화에 대처한다는 명목으로 저마다 환경규제를 강화하고 있는 터라, 앞으로 일정 수준 이상의 연료 효율을 내지 못한다면 적잖은 패널티를 물거나 아예 시장에서 퇴출당할 수도 있다. 주요 완성차 제작사나 부품기업이 친환경차 개발에 뛰어들거나 연비기술에 매진하는 것도 이런 배경 때문이다.

늘어난 車 연비, 아직은 부족

한국에너지공단의 자동차 에너지 소비효율 분석집을 보면, 2021년 기준 우리나라에서 팔린 전체 자동차의 평균연비는 ℓ당 16.17㎞(복합 기준)이다. 한 해 전보다 2.4% 정도 개선됐다. 2000년대 들어 평균연비 조사를 시작한 이후 꾸준히 나아지고 있다.

친환경차 판매가 늘어난 점도 한몫한다. 가격은 다소 비싸지만 연비가 좋아 유지비가 적게 드는 만큼 일정 거리 이상을 타는 경우 친환경차를 많이 산다. 지난해 국내에서 팔린 친환경차는 40만대를 넘겨 역대 최대치를 기록했다. 전체 자동차 가운데 친환경차 비중은 27% 수준으로 마찬가지로 역대 최고 수준이다.

다만 연비향상을 위한 연구개발이 활발하고 각종 친환경차 보급이 늘어난 점을 감안하면 증가 폭은 상대적으로 완만한 수준이다. 공단 측은 "큰 차의 판매량이 늘어난 데다 각종 편의·안전장비, 후처리장치 등이 추가돼 평균 중량이 늘어났기 때문"이라고 설명했다.

2021년 열린 아시아경제 연비왕 대회'에서 한국타이어 관계자들이 참가 차량을 정비하고 있다./윤동주 기자 doso7@

우리 정부가 내건 자동차 평균연비 기준을 맞추려면 2030년까지 ℓ당 33.1㎞(10인 이하 승용·승합 기준) 수준까지 끌어올려야 한다. 앞서 2021년 기준(24.3㎞/ℓ)을 감안하면 10년간 36% 이상 끌어올려야 한다. 그간 국내서 팔린 차량의 평균연비 증가율을 감안하면 만만치 않은 부담이다. 2011년 이후 10년간 국내서 팔린 자동차의 평균연비는 23% 정도 늘었다. 과거와 같은 속도로 대응한다면 기준을 맞추기 어렵다는 얘기다.

평균연비는 온실가스 배출을 줄이기 위한 제도로 일정 규모 이상 차량을 판매하는 국내외 제작사가 판매한 차량의 종류나 무게, 연비 등을 종합적으로 따져 기준 충족 여부를 따진다. 온실가스 배출량이나 연비 가운데 하나를 정해 기준을 초과 달성하면 실적을 이월할 수도 있고, 못 미치면 과징금을 내거나 다른 제작사로부터 초과 실적을 구매하는 식으로 대처해야 한다. 미국이나 유럽 등 전 세계 대부분 지역에서 비슷한 방식의 환경규제를 두고 있다.

＜사진출처:연합뉴스＞

무게·디자인·열관리…전방위 기술합작

더 적은 연료로 더 많은 주행을 가능케 하는 자동차를 구현하기 위한 연구개발은 다각도로 이뤄진다. ℓ당 수백㎞를 주행하거나(내연기관), 한 번 충전으로 수천㎞ 이상을 달리는 방법(전기차)은 이미 구현돼 있다. 환경규제가 강한 프랑스의 완성차 메이커 르노는 10여년 전인 2014년 ℓ당 100㎞를 주행하는 콘셉트카를 선보인 적이 있다.

메르세데스-벤츠가 지난해 선보인 전기 콘셉트카는 한 번 충전으로 1008㎞를 주행했다. 콘셉트카인 만큼 극단적인 전제 아래 달성한 기록이긴 하나 그만큼 연비향상을 위한 기술을 갈고 닦아 실제 양산하는 차량에 적용하고 있다는 얘기다.

폭스바겐 해치백 골프. 연비좋은 차량의 대명사로 꼽힌다.＜사진제공:폭스바겐코리아＞

내연기관 자동차는 구조상 연료에서 동력에너지를 뽑아내는 효율이 높지 않다. 휘발유나 디젤 등 탄소 기반 연료에서 실제 차를 움직이는 데 쓰는 에너지는 10~30% 정도에 불과하다. 나머지는 연소나 전달 과정에서 손실되거나 차량 내 다른 장치를 구동하는 데 쓰인다. 연비향상을 위해 엔진 자체의 효율을 높이는 한편 차량 무게를 줄이기 위해 가벼운 소재를 쓰거나 주행 과정에서 공기저항을 최소화하는 식으로 디자인을 갈고 닦는다. 차량 앞쪽의 그릴을 여닫거나 사이드미러를 없애는 식의 사소해 보이는 기술도 연비향상을 위한 연구의 성과물이다.

전기차 보급이 늘면서 열관리 기술도 중요해졌다. 배터리가 차량의 주행 성능은 물론 항속거리에 결정적인 역할을 하기 때문이다. 배터리는 저온 시 효율이 떨어지고 고온에선 발화위험이 있는 등 온도에 민감하다. 내연기관차는 실내난방과 엔진냉각 등이 서로 별개의 영역이었으나 전기차는 냉·난방, 모터·배터리 등의 열관리가 유기적으로 연결돼 있다. 남는 열을 허투루 낭비하지 않고 적재적소에 쓰기 위해 시스템을 고도화하고 있다는 얘기다. 수소연료전지차의 경우 스택에서 나는 열이 많아 내연기관보다 4~5배 많은 냉각시스템이 필요하다.

최대열 기자 dychoi@asiae.co.kr